爱好者中常见的高压/激光实验环境是否可能产生足以危害健康的软X射线辐射?
UICalc2024/11/28高电压技术强激光 IP:上海

事先声明,本人并非电子/物理专业,前几年因学业、科研等因素也不常接触相关领域。最近想重拾一些对这些爱好的兴趣,但又对这方面有所担忧。如有错误,恳请指正。

本文主要关心的问题有两个:一如标题,二是是否有足够廉价方便的手段监测产生的辐射并避免。

对于问题1,产生软X射线需要提供足够的电压(数十kV级别)加速电子,电子撞击高密度物体,如金属靶,产生韧致辐射。高压爱好者对于如此高甚至更高的电压的接触是非常频繁的,因为它能轻易电离空气或者其他稀有气体,产生强烈的视觉效应。https://www.kechuang.org/t/88984 也提到了调Q的脉冲激光轰击固体即可产生辐射,该文章回复中也有人仅用洗眉机级别的功率即可产生可被观测的辐射。下面是一些或许会产生辐射的场景:

  1. 使用高压电电离空气产生电弧:存疑。有报道称闪电会产生X射线,因此不排除这种可能

  2. 使用高压电击穿含稀有气体的灯管,如高压Xe灯、氖灯、短弧Xe灯:存疑。与击穿空气类似,但此类设备通常具有高密度的阳极,电子击中后容易产生辐射。但气体的存在使得电子难以被加速到足以产生辐射的速度,玻璃或石英灯罩也可能屏蔽产生的射线。

  3. 使用聚焦的脉冲激光轰击固体靶面:危险,如之前引用文章所示。

  4. 在真空管(如电子管等)两端加上高压:危险,和普通X射线管结构类似。

对于问题2,由于上述场景所产生的辐射基本为脉冲辐射,虎哥提到其测量较为困难。爱好者中常见的测量设备有以下几种:

  1. 盖格计数器

  2. γ能谱仪,如KC761

软x射线的电离能力和穿透力较差,且盖格管易受强电磁波影响,对上述场景测量能力较弱。KC761B标称能测到9keV的电离辐射,或许能用于探测。但据我观察,KC761会受手机信号辐射干扰产生误读数,很难保证高压脉冲产生的广谱电磁波不会产生同样的干扰。

为了在成本最低的约束下保证爱好者的人身安全,一个可能的监测方法是:将能谱仪等设备与可遥控的高压/激光装置置于同一空间并使用手机录制,实验者躲在屏蔽设备(厚玻璃等)后控制,观察能谱仪示数/闪灯与高压放电是否存在相关性。若有,则增大能谱仪与装置的距离重复尝试,以排除电磁辐射的干扰。如果探测到辐射,应避免进行实验。


[修改于 9天10时前 - 2024/11/29 22:33:06]

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~~空空如也
邵康桔
11天6时前 IP:四川
939876

云母窗盖格管对软X射线相当敏感,但是脉冲多且无法分辨能量,更不能得知剂量。要探测软X的能谱,推荐使用铍窗闪烁体和正比计数管。但是不少文献在高压电实践中推荐的都是使用Fj347等电离室直接测量伦琴剂量,不带补偿筒时可下延至10Kev,更低的能量似乎意义不大。当然爱好者也可以尝试搭建开放式电离室,也就是静电计来测量微量电离效应本身,这也是居里夫妇最早的实验方法。

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邵康桔
11天5时前 IP:四川
939877

126KV真空灭弧室的X射线泄露研究

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Ma3.02的守望
10天18时前 IP:四川
939884

一般能谱仪/盖格的架构只适合测量一个一个、时间上错开的伽玛光子。如果是在极短时间内(比如<1us)、剂量率很高的脉冲辐射事件,会被仪器认为是一个能量很高的伽玛光子,表现为只有很少的脉冲,会大大低估剂量。

如果使用KC761系列,可以开启“脉冲输出”功能,用示波器看前端电路产生的信号波形,应该可以辨识出这种脉冲辐射。


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warmonkey
10天17时前 IP:广东
939889

这种只有用热释光剂量计之类的方式才能准确积分出累计剂量


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UICalc作者
10天16时前 IP:上海
939891

楼上几位核物理领域大佬的方法和建议十分不错。btw其实以保证自身安全为目的的爱好者并不需要非常精确地测量出计量,而是需要判断脉冲辐射是否存在并和容易造成干扰产生误读数的电磁辐射作出区分。确实如3楼所说,一个不错的方法是,使用示波器观测KC761输出波形,验证其峰高是否超出寻常,以及是否和脉冲放电/激光发射时间存在相关。我不清楚能够提供电磁屏蔽的铝箔是否会阻挡能量较低的x射线。因此若难以分辨电磁辐射,可以使用4楼所说的热释光剂量计~若验证了软x射线存在,无论剂量多寡,都应停止相关实验。


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邵康桔
10天15时前 IP:四川
939896
引用Ma3.02的守望发表于3楼的内容
一般能谱仪/盖格的架构只适合测量一个一个、时间上错开的伽玛光子。如果是在极短时间内(比如<1us)、

电离室或半导体探测器后接静电计就是测量累积电荷,所以适合测量瞬时大剂量。放射治疗用参考级剂量仪和X射线质量分析仪都是这种架构。


DOSE1 是一款便携式、单通道、高精度的参考级静电计。该款静电计可以使用电离室、半导体探头和钻石探头测量吸收剂量。利用放射性检验源可以验证电离室响应的稳定性并进行交叉校准。


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m24h
10天12时前 修改于 10天12时前 IP:上海
939902

从生物角度 也许粒子计数比粒子能量更重要 毕竟 如果达到DNA被破坏的阈值 似乎能量就区别不大了 这时候Oh my God粒子的杀伤力可能也就和普通的高能粒子差不多 而人体每天也会有有限的DNA链被化学等因素破坏 人体能承受并除去一些错误


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虎哥
10天11时前 IP:四川
939903
引用UICalc发表于5楼的内容
楼上几位核物理领域大佬的方法和建议十分不错。btw其实以保证自身安全为目的的爱好者并不需要非常精确地

对KC761x来说,所谓受电磁辐射干扰,是因为前端为了照顾低能,而把触发门限调到了极为接近噪音水平。KC761x可以测到最低5keV左右的x射线,无法更低是因为塑料外壳和反射层有2.8mm总厚,能量太低了照不进去,而不是因为电子学下限不足。

相应的,简单的解决办法是提高门限,或者对单位时间的谱图进行过滤,只关心高能部分。

关于云母窗盖革的能量下限,仪表局实测LND7317可以响应到1~2keV之间。


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UICalc作者
10天11时前 IP:上海
939905
引用虎哥发表于8楼的内容
对KC761x来说,所谓受电磁辐射干扰,是因为前端为了照顾低能,而把触发门限调到了极为接近噪音水平。

了解了。事实上据我观察内测版KC761受手机辐射干扰的问题在KC761B中已经消失了,761B似乎没有那么容易受电磁辐射干扰,至少今天用输出20-30kV的倍压整流电路在10cm外空气中放电没有引起读数,拿手机在旁边上网也没有读数了。。


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虎哥
10天11时前 修改于 10天11时前 IP:四川
939908
引用UICalc发表于9楼的内容
了解了。事实上据我观察内测版KC761受手机辐射干扰的问题在KC761B中已经消失了,761B似乎没

电磁抗扰度,表局做过定量测试,最敏感频率是2.1GHz左右(在800MHz~3.5GHz范围对脉冲辐射都有明显响应,正好是手机频率),对γ传感器来说,761与761A/B似乎没有明显的差别。不过761A/B的PIN抗干扰能力有巨大提高,对γ的低能响应也下探到了10keV左右。


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邵康桔
8天20时前 IP:四川
939967
引用m24h发表于7楼的内容
从生物角度 也许粒子计数比粒子能量更重要 毕竟 如果达到DNA被破坏的阈值 似乎能量就区别不大了 这

正相反,辐射剂量学只关注最终粒子沉积能量。粒子能量过大过小或者核反应截面太小都很难沉积能量,高注量毫无意义。地面附近宇宙射线缪子注量150个每平方米每秒,中微子还要再高几个数量级,但是产生的剂量很小。

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kura
7天12时前 IP:广东
940021
引用UICalc发表于9楼的内容
了解了。事实上据我观察内测版KC761受手机辐射干扰的问题在KC761B中已经消失了,761B似乎没

我的761b依然会因为5G网络导致波动,只能离手机远点。


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虎哥
7天7时前 修改于 7天4时前 IP:四川
940038
引用邵康桔发表于11楼的内容
正相反,辐射剂量学只关注最终粒子沉积能量。粒子能量过大过小或者核反应截面太小都很难沉积能量,高注量毫

你在说啥?μ子恰恰是注量太少,才没多少剂量。倘若一平方米才150个,要是仪器的晶体小一点,平均几十秒才能记录到一个。

我发现您很能找资料,下了不少功夫,但是看着资料发言也经常满嘴跑火车,不是顾此失彼,就是知识停留在三十年前。比如谈到XRF,就只钻低能响应一个牛角尖,忘了还有能量分辨率。本来碍于面子不便评论,但是看到你把旧文大量翻出来发表一些言之凿凿的谬论,实在是会造成不良影响,还是说一下吧。

您找的资料是不错的,我想能对读者产生启发,但述说理解,最好加点“我猜测”等声明,即使这样也不能大面积出错。否则我会怀疑你是一种污染交流的特殊先进AI(比如大部分为真,掺一点点假的认知战系统)。


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邵康桔
6天21时前 IP:四川
940043
引用虎哥发表于13楼的内容
你在说啥?μ子恰恰是注量太少,才没多少剂量。倘若一平方米才150个,要是仪器的晶体小一点,平均几十秒

那么准确的说:注量率不是决定辐射剂量的唯一因素,粒子种类和能量差别很大。有问题直接就指出,不存在什么面子的,能量分辨率也是我事后再看才考虑到的


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虎哥
6天20时前 修改于 6天20时前 IP:四川
940047

那样说也是留面子。既然你还是一个鲶鱼的态度,不客气的说法是:没人有义务免费给你指出错误,但是持续散播错误观点降低论坛信息质量会受到处罚。你们学校也不是谁都可以去胡言乱语,外面的老板开个讲座通常也是需要捐钱才行的。


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邵康桔
6天19时前 IP:四川
940048
引用虎哥发表于15楼的内容
那样说也是留面子。既然你还是一个鲶鱼的态度,不客气的说法是:没人有义务免费给你指出错误,但是持续散播

我想表达的观点是剂量不是只看注量,认为不同能量的粒子效果一样算不算胡言乱语呢。我会尽可能提高表达质量,减少重复性低质量发言


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